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内磁层中行星际激波激发的超低频波对“杀手”电子和能量离子的快速加速 被引量：4
1
作者 宗秋刚 王永福 +3 位作者 袁憧憬 杨彪 王承睿 张湘云 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期464-476,共13页
辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁.理解这些粒子如何在辐射带中被加速是空间物理学的主要挑战之一.本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波对"杀手"电子与能量离子的快速加速的最新进展.甚低频(VLF)波... 辐射带中的能量电子与离子是首要的空间天气威胁.理解这些粒子如何在辐射带中被加速是空间物理学的主要挑战之一.本文总结了行星际激波在内磁层激发的超低频(ULF)波对"杀手"电子与能量离子的快速加速的最新进展.甚低频(VLF)波-粒子相互作用被认为是电子加速的主要机制之一,这是因为电子回旋共振容易在VLF波频率范围内发生.最近,运用4颗Cluster卫星的观测,发现在行星际激波作用于地球磁层之后,辐射带中的能量电子几乎立即被加速,并且加速过程持续数小时.传统的加速机制是基于VLF波粒相互作用加速电子至相对论能量,时间尺度长达数天,因而无法解释我们的观测.进一步发现行星际激波或太阳风压强脉冲,与更加小的动压变化,对辐射带动力学起到无法忽视的作用.行星际激波与地球磁层相互作用会产生许多重要的空间物理学现象,包括能量粒子加速.由行星际激波作用引起的辐射带能量电子的快速加速的机制包括3个组成部分:(1)由与激波相关的磁场剧烈压缩引起的初始绝热加速;(2)与不同L壳层被激发的极向模ULF波造成漂移-共振加速;(3)与ULF波相关的快速衰减的电场引起的粒子加速.粒子最终会获得净加速,因为它们在上半个周期获得的能量多于在下半个周期损失的能量.本文得到的结果对理解在地球VanAllen辐射带中的能量粒子加速有了新的认识,同样也可以被应用于行星际激波与其他行星的相互作用,例如水星、木星、土星、天王星和海王星,以及其他有磁场存在的天体. 展开更多
关键词 “杀手”电子 辐射带 能量粒子加速 ULF波 VLF波 波粒相互作用 共振
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地球辐射带动态变化和辐射带粒子快速加速 被引量：4
2
作者 宗秋刚 袁憧憬 +1 位作者 王永福 苏振鹏 《中国科学：地球科学》 CSCD 北大核心 2013年第6期951-975,共25页
通过SAMPEX卫星的观测,定量地研究了在CME和CIR磁暴期间1.5～6.0MeV"杀手"电子的通量分布的变化.发现外辐射带的内、外边界都可以被随着L壳指数衰减的函数很好地拟合出来.另外,本文根据这一指数衰减函数和由此得到的动态的外... 通过SAMPEX卫星的观测,定量地研究了在CME和CIR磁暴期间1.5～6.0MeV"杀手"电子的通量分布的变化.发现外辐射带的内、外边界都可以被随着L壳指数衰减的函数很好地拟合出来.另外,本文根据这一指数衰减函数和由此得到的动态的外辐射带内、外边界改进了RBC指数的计算,并由此得到CME磁暴有可能比CIR磁暴产生更多的相对论电子.辐射带物理模型STEERB基于三维的Fokker-Planck方程实现,包含局地波粒相互作用、径向扩散和绝热输运等物理过程.由于数值格式的限制,以往的辐射带模型均没有引入局地波粒相互作用相关的交叉扩散项.STEERB模型的对比实验显示,交叉扩散项的忽略能够导致电子通量被高估5倍甚至几个数量级.这个结果说明,交叉扩散项对于辐射带电子通量的准确评估具有重要意义.以往的辐射带物理模型常常采用固定的偶极磁场,忽略了背景磁场变化引起的绝热过程.STEERB模型则采用了时变的背景磁场,同时引入绝热和非绝热过程.对比实验结果显示,绝热输运过程能够显著地影响辐射带电子通量的演化.行星际激波与磁层的相互作用能够在内磁层激发的ULF波;激发的极性模的ULF波会造成"杀手"电子的快速加速过程.极向模和环向模ULF波对漂移-共振加速的作用在不同L值区域有所不同.环向模ULF波对能量电子的加速在L值较大的区域(外磁层)较为重要,而在L值较小的区域(内磁层),极向模ULF波则对能量电子的加速起主要作用. 展开更多
关键词 辐射带 “杀手电子” CME磁暴 CIR磁暴 波粒相互作用 ULF波 VLF波
原文传递
地球辐射带动态变化和辐射带粒子快速加速研究
3
作者 宗秋刚 《科技创新导报》 2016年第20期178-179,共2页
通过SAMPEX卫星的观测,定量地研究了在CME和CIR磁暴期间1.5~6.0 MeV＂杀手＂电子的通量分布的变化。发现外辐射带的内、外边界都可以被随着L壳指数衰减的函数很好地拟合出来。另外,该报告根据这一指数衰减函数和由此得到的动态的外辐射... 通过SAMPEX卫星的观测,定量地研究了在CME和CIR磁暴期间1.5~6.0 MeV＂杀手＂电子的通量分布的变化。发现外辐射带的内、外边界都可以被随着L壳指数衰减的函数很好地拟合出来。另外,该报告根据这一指数衰减函数和由此得到的动态的外辐射带内、外边界改进了RBC指数的计算,并由此得到,CME磁暴有可能比CIR磁暴产生更多的相对论电子。辐射带物理模型STEERB基于三维的Fokker-Planck方程实现,包含局地波粒相互作用、径向扩散和绝热输运等物理过程。由于数值格式的限制,以往的辐射带模型均没有引入局地波粒相互作用相关的交叉扩散项。STEERB模型的对比实验显示,交叉扩散项的忽略能够导致电子通量被高估5倍甚至几个数量级。这个结果说明,交叉扩散项对于辐射带电子通量的准确评估具有重要意义。以往的辐射带物理模型常常采用固定的偶极磁场,忽略了背景磁场变化引起的绝热过程。STEERB模型则采用了时变的背景磁场,同时引入绝热和非绝热过程。对比实验结果显示,绝热输运过程能够显著地影响辐射带电子通量的演化。行星际激波与磁层的相互作用能够在内磁层激发ULF波;激发的极性模ULF波会造成＂杀手＂电子的快速加速过程。极向模和环向模ULF波对漂移-共振加速的作用在不同L值区域有所不同。环向模ULF波对能量电子的加速在L值较大的区域（外磁层）较为重要,而在L值较小的区域（内磁层）,极向模ULF波则对能量电子的加速起主要作用。 展开更多
关键词 辐射带“杀手电子” CME磁暴 CIR磁暴 波粒相互作用 ULF波 VLF波
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